WO2019185366A1 - Flachproduktpaket, verfahren zum herstellen eines werkstoffverbundes und seine verwendung - Google Patents

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WO2019185366A1
WO2019185366A1 PCT/EP2019/056474 EP2019056474W WO2019185366A1 WO 2019185366 A1 WO2019185366 A1 WO 2019185366A1 EP 2019056474 W EP2019056474 W EP 2019056474W WO 2019185366 A1 WO2019185366 A1 WO 2019185366A1
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WO
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flat product
product package
flat
layers
layer
Prior art date
Application number
PCT/EP2019/056474
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English (en)
French (fr)
Inventor
Jens-Ulrik Becker
Michael Bössler
Stefan Myslowicki
Original Assignee
Thyssenkrupp Steel Europe Ag
Thyssenkrupp Ag
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B23K20/04—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating by means of a rolling mill
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B1/00—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations
    • B21B1/38—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling sheets of limited length, e.g. folded sheets, superimposed sheets, pack rolling
    • B21B2001/383—Cladded or coated products
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
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    • B23K2103/18—Dissimilar materials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/18—Dissimilar materials
    • B23K2103/20—Ferrous alloys and aluminium or alloys thereof

Definitions

  • the invention relates to a flat product package comprising a first flat product made of a first material and at least one second flat product made of a second material, wherein the first material differs from the at least second material with regard to at least one property, the flat products are stacked on one another and a first layer and at least define a second layer, wherein the flat products between the layers form a horizontal connecting plane and at least partially circumferentially cohesively connected to each other, wherein the flat product package is provided for a hot roll cladding to produce a composite material. Furthermore, a method for producing a composite material and a use of the composite material are given.
  • a first and at least one second flat product are provided, wherein the flat products differ from one another with regard to at least one property.
  • the flat products are stacked on top of one another, wherein at least the surfaces of the flat products assigned to one another and to be joined are cleaned and / or sputtered before being stacked on one another, for example by grinding and / or blasting.
  • the individual flat products are at least partially welded together to produce a flat product package.
  • the flat product package is heated to at least one hot rolling start temperature and then hot rolled to a hot strip, whereupon the hot strip can subsequently be chipped into sheets or wound up into a coil, cf. German Patent DE 10 2005 006 606 B3.
  • the flat products which consist of the different materials / layers and are in particular peripherally welded and thus fixed, are constructed to form a flat product package. transported together through the nip of a rolling stand and thereby reduced in thickness. With each stitch, the thickness is further reduced.
  • symmetry is meant the equilibrium of the layers involved with respect to their deformation behavior.
  • a multilayer material composite makes technical sense only if the properties of the combined composite partners (core layer and top layer) are different, so that the behavior of the individual composite partners during a rolling process can also be different. This can be determined or determined in particular by the deformation resistance, the deformation or flow behavior, the conversion behavior and the factors such as adhesion / adhesion to the rolls and further more, such as, for example, thermal stability.
  • the cover layers of a multilayer composite material are identical in terms of their properties or their proportion (thickness of the layer), they will behave equally and there will be no problems, because any differences between cover layer material and core layer material in the above properties in equal measure
  • the effect of the core layer and its effect are largely compensated by the above-mentioned symmetry or, in the case of the factors friction, adhesion / friction on the rollers, anyway only the (similar) cover layers have contact with the rollers and thus no serious prevail different conditions at top and bottom roll of a rolling stand.
  • the cover layer materials are not too different, or as long as the layer thicknesses of the two cover layers do not differ too much from each other, there will be no significant impairment of the rolling process even with slightly asymmetric material composites of three or more layers.
  • the situation is different when rolling in particular two-ply material composites or asymmetric material composites with different cover materials and / or ply thicknesses.
  • the lack of symmetry of the flat product package can cause problems during rolling, in particular in the respective punctures in the roll stands, in particular by the contact of the flat product package (slab package) or the preform formed therefrom or the strip in the further course during the respective running into the different roll stands with the rolls, be it in a (reversing) Preroll or in a finishing relay.
  • ski formation can occur, which can lead upwards to a floo-goer or downsamplers. Skis formation usually leads to a rolling failure, which leads to the termination of rolling and consequential damage or stoppages.
  • the invention is thus based on the object of providing a flat product package and of specifying a method for producing a hot-rolled composite material with which the disadvantages of the prior art can be overcome, in particular substantially suppressing formation of a ski - that can.
  • At least one of the layers extends only over a partial section of the flat product package in its longitudinal extent up to an end section or both end sections of the flat product package, wherein the end section or both end sections of the flat product package are formed by a layer of the first material or at least the first second material are formed, which differs from the material of the position of the portion of the flat product, wherein the material of the position of the portion of the material of the position of the end portion by at least two substantially mutually perpendicular reference surfaces, in particular in the transverse extent of the flat product package voneinan - which are separated.
  • the end portion and the end portions of the same material ie the same layers are provided.
  • the same materials in the first layer and at least one second layer in the end section respectively, in the end sections of the flat product package, colloquially also called head and foot region of the flat product package, these areas behave like a monolithic material. There is no formation of skis, meaning no flopping or diving in the head and / or foot area or other disturbances during the rolling process.
  • a corresponding design of the head and foot region of the flat product is expedient, in particular, against the background of, for example, reversing rolling in a roughing mill, because here it is pierced both over the head and over the foot (reversing operation).
  • Flat product which is defined by a length, a width and a flea, is to be understood as cast slabs, pre-rolled slabs, blooms, slabs, plate or pre-bands, in particular of a steel alloy. Also, aluminum alloys, copper alloys, nickel-based alloys, titanium alloys or magnesium alloys can be used as flat products.
  • the properties of the material are mechanical characteristics, at least tensile strength, flatness, elongation at break, yield stress, deformation resistance; Friction coefficient; Flochtemperatur-strength; Linear expansion, thickness of the respective flat product to understand.
  • At least two mutually perpendicular reference surfaces it is meant that the end section or the end sections, in particular, the end region or the end regions of the subsection due to the orientation of the reference surfaces surrounded at least in sections form fit, so that there is a sufficiently high level of security for the preservation of the flat product package during transport operations as well as during the Vorwalzung in Vorstrassen.
  • Essentially vertical (90 °) means that fluctuations between +/- 5 ° are permissible or possible.
  • the end section or sections are provided in particular with a step, the step having at least two reference surfaces, in particular at least three reference surfaces, which separates the end section (s) from the section with the dissimilar material.
  • the end region or the two end regions of the subsection in the longitudinal extension of the flat product package have a geometry corresponding to the end section (s).
  • One of the reference surfaces runs parallel to the plane of the partial section, the at least one or at least two further reference surfaces are perpendicular to it.
  • the end section or the end sections (head and / or foot region) of the flat product package have additional secondary shaping elements along at least one reference surface. These may be tooth-shaped, hook-shaped and / or step-shaped.
  • the secondary features serve as an additional form and / or adhesion between the materials of the end portion or the Endab- sections and the one or more end portions of the section in the flat product package and can set a higher resistance to separation of the composite in the longitudinal direction during the rolling opposite.
  • the secondary form elements are integrally formed or produced from the material of the end section, for example by machining.
  • the end section or the end sections (head and / or foot region) of the flat product package have a length between 1 and 200 cm, in particular between 10 and 100 cm, preferably between 15 and 60 cm, in particular for a flat product package with a total thickness between 10 and 50 cm.
  • the total thickness of the flat product package can be approximately max. times 50 cm or more.
  • total thicknesses in particular of not more than 45 cm, preferably of not more than 35 cm, more preferably of not more than 30 cm, may be provided.
  • the end sections can be designed to have different lengths, in particular the foot area can be made shorter in comparison to the head area, since the foot area is pierced in the rolling stand at the earliest in the 2nd stitch (1st reversing stitch), for example during the reversing rolling, and through the Thickness decrease then has become longer and a first bond between the first flat product and the second flat product was formed.
  • the end sections can also be made the same length.
  • the end sections can alternatively or cumulatively have a different geometry to the different length of execution.
  • the head area can be formed with a secondary molding element (s) and the foot area has no secondary molding element (e), since a less complex end section geometry in the foot area is required, in particular in the foot region, due to a bond produced in the first roll pass ,
  • the flat product package has at least two, preferably exactly two, layers and consists of at least two different materials and / or at least two materials with different proportions (thickness).
  • the flat product package has at least three layers and consists of at least three different materials.
  • the flat product package may be designed with four, five or more layers as required and / or required and may have three or more different materials or material combinations.
  • the object is achieved with a method for producing a composite material with the features of claim 8. According to the invention, the method comprises the following steps:
  • a flat product package which is formed from at least two flat products, which are cuboid in the form of cast slabs, pre-rolled slabs, billets, slabs or pre-strips, is provided, the materials of the flat products being at least one property (Tensile strength, hardness, elongation at break and / or proportion, etc.) differ from each other.
  • the first and the at least second flat products are cleaned and / or machined, at least on the surfaces to be joined, of the first and / or the second flat product, for example by blasting and / or grinding, for example on the surface during storage to remove the rust layer formed on the flat products and, if appropriate, further foreign particles on the surface.
  • the first and the at least second flat products are stacked on top of one another, which define a first layer and at least one second layer, wherein the flat products form a horizontal connecting plane between the layers and are connected to each other in a materially cohesive manner at least in sections.
  • the flat product package is heated or thoroughly heated to at least one hot rolling start temperature, for example in a walking beam oven at, for example, temperatures between 1100 and 1300.degree.
  • the flat product package will be designed according to a pass schedule coordinated with the participating partners rolled to a hot strip, which forms the composite material or the hot roll-plated material composite, wherein during rolling the corresponding layers or materials connect both via the horizontal Kaussebe- ne (n) and on the reference surfaces completely, cohesively.
  • the hot strip is either cut to plates, sheets or sheets or wound into a bundle.
  • the hot strip or the composite material is cut before or after the sheeting or before or after the coiling at its beginning and / or end to remove the rolling-elongated end portion or the elongated end portions of the flat product package, which disrupt further processes or could negatively influence.
  • the composite material or the hot strip can be rolled into a cold strip and then be sawn into sheets or wound up into a bundle.
  • the composite material can be coated with an inorganic and / or organic coating.
  • metallic coatings in particular anti-corrosion coatings based on zinc or aluminum, are provided.
  • the composite material is provided with an electrolytic or fire-coated coating.
  • the invention relates to a use of the composite material produced as a part or component in areas with wear influences, in mechanical or plant engineering, container construction, pipe construction, in the construction sector,
  • the part or component is cold-formed, semi-hot-formed, press-hardened or tempered.
  • the Flalbwamnumformen takes place at least at a steel composite at a temperature up to 700 ° C, in particular to reduce pressing forces and / or to produce more complex and in particular low-spring components can.
  • the press-hardening can take place in the course of an indirect hot forming or direct hot forming, wherein a composite steel material is used and at least one of the layers consists of a hardenable steel.
  • Indirect hot-forming means cold forming of a substantially flat semifinished product into a preform with subsequent heating of the preform to a temperature above Ac1 and subsequent press-hardening in a cooled tool to form a press-hardened component (final shape).
  • Direct hot forming means heating of a substantially flat semi-finished product to a temperature above Ac1 and subsequent hot working and press hardening in a cooled tool to form a press-hardened component.
  • FIG. 1 schematically shows a longitudinal section through a flat product package according to a first embodiment
  • Fig. 2 a c schematically shows a longitudinal section through end portions to another
  • FIG. 3 shows a flowchart of a method according to an embodiment
  • FIG. 4 shows a schematic longitudinal section through a flat product package according to a second embodiment
  • FIG. 6 schematically shows a longitudinal section through a flat product package according to a fourth embodiment
  • Fig. 7 shows schematically a longitudinal section through a flat product package according to a fifth embodiment
  • Fig. 8 shows schematically a longitudinal section through a flat product package according to a sixth embodiment.
  • FIG. 1 is a longitudinal section through a flat product package (10) according to a first embodiment of the invention is shown schematically.
  • the flat product package (10) comprises a first flat product (1) of a first material, preferably of a first steel material and a second flat product (2) of a second material, preferably of a second steel material.
  • the first material differs in at least one property from the second material.
  • the flat products (1, 2) or layers are stacked on one another and define a first layer (2) and a second layer (1), wherein the flat products (1, 2) form a horizontal connecting plane (Vh) between the layers and at least partially circumferentially cohesively connected to each other (not shown).
  • Vh horizontal connecting plane
  • the first layer (2) only extends over a partial section (L) of the flat product package (10) in its longitudinal extent up to the two end sections (E1, E2) which cover the top and bottom regions of the flange product packages (10), wherein the end sections (E1, E2) of the flat product package (10) are each formed by a layer (T) of the first material, which differs from the material of the layer (2) of the section (L) of the flat product (10).
  • the material of the layer (2) of the subsection (L) is made of the material of the layer (T) of the end sections (E1, E2) by at least two reference surfaces (4, 4 ', 4 ") which are substantially perpendicular to one another. , in particular in transverse extent of the flat product package (10) separated from each other.
  • the end sections (E1, E2) are provided with a step and have three reference surfaces (4, 4 ', 4 ") between the dissimilar materials (T, 2), the reference surface (4) parallel to the plane of the section (L) the layer (2) runs and the reference surfaces (4 ', 4 ") each connect substantially perpendicular to the reference surface (4).
  • the layers (1 ') of the end sections (E1, E2) can have at least along a reference surface (4) secondary shaping elements (3, 3', 3 "), which for example tooth-shaped (Figure 2a), step-shaped ( Figure 2b) or hook-shaped ( Figure 2c) can be executed. It can also be provided a combination of different versions of the secondary features.
  • the end sections (E1, E2) of the flat product package (10) have a length between 3 and 200 cm, in particular between 10 and 100 cm, preferably between 15 and 60 cm, wherein the flat product package (10) has a total thickness between 10 and 30 cm. If the flat product package (10) is fed, for example, to a reversing rolling, the end sections (E1, E2) can have different lengths, in particular the foot area (E2) can be made shorter than the head area (E1). In this case, in particular, a marking of the head region (E1) would be advisable, not shown here, in order to supply the flat product package (10) with the correspondingly dimensioned head region to a rolling stand.
  • FIG. 3 shows a flow chart of an exemplary embodiment of a method according to the invention for producing a hot-rolled-plated material composite.
  • At least the surfaces to be joined of the first and / or the second flat product (1, 2) are cleaned and / or machined, for example by grinding and / or blasting, in order to protect the surfaces on the surface, for example during storage of the flat products (1, 2). 2) to remove the rust layer formed and, if necessary, to remove further impurity particles present on the surface [step B]
  • the first and the at least second flat products (1, 2) are stacked on each other [step C], the end section and the end sections, respectively (Head and / or foot) of the flat product package (10) is formed according to one of the preceding embodiments.
  • the individual layers or the flat products (1, 1 ', 2) form a horizontal connecting plane between them and are welded together at least in sections so as to produce a flat product package (10).
  • the layers or flat products (1, 1 2) are completely circumferentially and gas-tight welded together to exchange or penetration of furnace atmosphere in a subsequent heating of the flat product package (10) between the layers or flat products (1, 2 ) to prevent [step D]
  • the flat product package (10) is heated to or warmed to at least one hot rolling start temperature, for example in a flubbeam oven at, for example, temperatures between 1100 and 1300 ° C. [step E]
  • the flat product package (10) is rolled to a pre-strip, heavy plate or hot strip, which forms the hot-rolled material composite [step F] according to a pass schedule coordinated with the participating partners.
  • Step F] The corresponding layers become reactive materials completely cohesively connected to each other via the reference surfaces and via the horizontal connection plane.
  • the composite material or the hot-rolled strip can optionally be rolled into a cal- band, [step G] shown in dashed lines.
  • step F hot rolling
  • step G cold rolling
  • the end portion (s) elongated by rolling are cut from the product, with the cut end portion (s) being fed to the scrap or as 2A material can be used.
  • the hot strip or optionally the cold strip is coated with an inorganic and / or organic coating, in particular with a metallic coating, preferably based on zinc or aluminum [step Fl]
  • the hot strip or optionally the cold strip is either cut to plates, sheets or sheets [step I] or coiled into a bundle [step G] and the processing industry provided.
  • FIG. 4 shows three stacked flat products (1, 2) or layers and defines two first layers (2) and one second layer (1), wherein the flat products (1, 2) between the layers form a horizontal connecting plane (Vh) and at least partially circumferentially cohesively connected to each other (not shown).
  • the second layers (2) correspond to the cover layers of the flat product package (10) which extend only over a partial section (L) of the flat product package (10) in the longitudinal direction up to the two end sections (E1, E2) End portions (E1, E2) of the flat product package (10) are formed by a respective layer (T) of the first material, which differ from the material of the layers (2) of the section (L) of the flat product (10).
  • the flat product package (10) has an asymmetric structure, i. H. that the cover layers (2) are designed differently thick or their shares are executed differently.
  • FIG. 5 shows, in comparison to the second embodiment according to FIG. 4, that one of the first layers (2) or one of the cover layers is continuous throughout the second layer (1), in particular completely in longitudinal extension, and no end sections (E1, E2) of FIG first layer (T) in the plane of this layer (2) are provided.
  • the end portions (E1, E2) on the side of the cover layer (2) of the flat product package (10) can be omitted, which has a smaller proportion, that is a smaller thickness compared to the other cover layer (2).
  • the fourth embodiment in FIG. 6 shows three stacked flat products (1, 2, 5) of three different ones compared to the second embodiment Materials.
  • the cover layers (2, 5) may have the same proportion, that is, be made the same thickness, but consist of different materials.
  • FIG. 7 shows five stacked flat products (1, 2, 6) or layers and defines two first layers (2) as cover layers, two third layers (6) as intermediate layers and one second layer (1) as a core layer, wherein the flat products (1, 2, 6) between the layers form a horizontal connecting plane (Vh) and at least partially circumferentially materially interconnected (not shown).
  • Vh horizontal connecting plane
  • the second layers (2) of the flat product pact (10) only extend over a partial section (L) of the flat product package (10) in the longitudinal extent up to the two end sections (E1, E2), the end sections (E1, E2) of the flat product package (10) are each formed by a layer (1 ') of the first material, which differ from the materials of the layers (2, 6) of the subsection (L) of the flat product (10) ,
  • the third layers (6) or intermediate layers are continuous to the second layer (1), in particular completely in the longitudinal direction.
  • the flat product package (10) has an asymmetric structure, i. H. that the cover layers (2) are designed differently thick or their proportions are different.
  • the third layers (6) or intermediate layers may also have different thicknesses or their proportions may be different. Cumulatively or alternatively, the third layers (6) or intermediate layers can consist of different materials.
  • FIG. 8 shows, in comparison to the fifth embodiment according to FIG. 7, that both the second layers (2) and the third layers (6) of the flat product package (10) engage only over a partial section (L) of the flat product package (10) Longitudinal extent up to the two end portions (E1, E2) extend, wherein the end portions (E1, E2) of the flat product package (10) are formed by a respective layer (T) of the first material, which of the materials of the layers ( 2, 6) of the subsection (L) of the flat product (10).
  • the third layers (6) or intermediate layers may also have different thicknesses or their proportions may be different. Cumulatively or alternatively, the third layers (6) or intermediate layers can consist of different materials.
  • At least one of the layers may for example consist of a steel material with a tensile strength> 600 MPa, in particular> 800 MPa, in particular also of a hardenable steel material with tensile strengths of at least 1500 MPa in the cured state, so that composite materials can be provided which are press-hardened or heat-treatable ,
  • the end section or the end sections of the flat product package are composed of at least two layers or materials which are separated or in contact in the horizontal direction via at least one horizontal connecting plane and in particular in the vertical direction via at least two mutually perpendicular reference surfaces stand.
  • the flat product package comprises at least two layers, in the simplest embodiment exactly two layers.
  • the flat product may alternatively have three, four, five and more layers.
  • the specific requirements of the composite material can only be optimally fulfilled by composite structures that are designed to be asymmetric in terms of proportion (thickness) and / or properties of the composite partners.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Flachproduktpaket (10) umfassend ein erstes Flachprodukt (1) aus einem ersten Werkstoff und mindestens ein zweites Flachprodukt (2) aus einem zweiten Werkstoff, wobei sich der erste Werkstoff hinsichtlich mindestens einer Eigenschaft von dem mindestens zweiten Werkstoff unterscheidet, die Flachprodukte (1, 1', 2) aufeinander gestapelt sind und eine erste Lage und mindestens eine zweite Lage definieren, wobei die Flachprodukte (1, 1', 2) zwischen den Lagen eine horizontale Verbindungsebene (Vh) bilden und zumindest abschnittsweise umlaufend stoffschlüssig miteinander verbunden sind, wobei das Flachproduktpaket (10) für eine Warmwalzplattierung zur Erzeugung eines Werkstoffverbunds vorgesehen ist. Ferner sind ein Verfahren zum Herstellen eines Werkstoffverbundes und eine Verwendung des Werkstoffverbunds angegeben.

Description

Flachproduktpaket, Verfahren zum Herstellen eines Werkstoffverbundes und seine Verwendung
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Flachproduktpaket umfassend ein erstes Flachprodukt aus einem ersten Werkstoff und mindestens ein zweites Flachprodukt aus einem zweiten Werkstoff, wobei sich der erste Werkstoff hinsichtlich mindestens einer Eigenschaft von dem mindestens zweiten Werkstoff unterscheidet, die Flachprodukte aufeinander gestapelt sind und eine erste Lage und mindestens eine zweite Lage definieren, wo- bei die Flachprodukte zwischen den Lagen eine horizontale Verbindungsebene bilden und zumindest abschnittsweise umlaufend stoffschlüssig miteinander verbunden sind, wobei das Flachproduktpaket für eine Warmwalzplattierung zur Erzeugung eines Werkstoffverbunds vorgesehen ist. Ferner sind ein Verfahren zum Herstellen eines Werkstoffverbundes und eine Verwendung des Werkstoffverbunds angegeben.
Technischer Hintergrund
Die Herstellung von mehrlagigen Stahlwerkstoffverbunden durch Walzplattieren, ins- besondere durch Warmwalzplattieren ist aus dem Stand der Technik bekannt. Dafür werden ein erstes und mindestens ein zweites Flachprodukt bereitgestellt, wobei sich die Flachprodukte hinsichtlich mindestens einer Eigenschaft voneinander unterschei- den. Die Flachprodukte werden aufeinander gestapelt, wobei zumindest die einander zugeordneten und zu verbindenden Oberflächen der Flachprodukte vor dem Aufein- anderstapeln zum Beispiel durch Schleifen und/oder Strahlen gereinigt und/oder spa- nend bearbeitet werden. Die einzelnen Flachprodukte werden zur Erzeugung eines Flachproduktpakets zumindest bereichsweise miteinander verschweißt. Das Flachpro- duktpaket wird auf mindestens eine Warmwalzanfangstemperatur erwärmt und an- schließend zu einem Warmband warmgewalzt, wobei das Warmband anschließend zu Blechen abgetafelt oder zu einem Bund aufgehaspelt werden kann, vgl. deutsche Pa- tentschrift DE 10 2005 006 606 B3.
Für die Herstellung mehrlagiger Stahlwerkstoffverbunde werden die zu einem Flach- produktpaket aufgebauten Flachprodukte, die aus den unterschiedlichen Werkstof- fen/Lagen bestehen und insbesondere umlaufend verschweißt und damit fixiert sind, gemeinsam durch den Walzspalt eines Walzgerüstes transportiert und dadurch in der Dicke reduziert. Mit jedem Stich wird die Dicke weiter reduziert. Dabei ist es insbeson- dere bei einem dreilagigen Flachproduktpaket von großem Vorteil für das Verhalten beim Walzen, wenn durch die Verwendung einer Kernlage und in der Regel zweier gleichartiger, gleichdicker Decklagen eine weitgehende Symmetrie beim Walzen herrscht. Unter Symmetrie ist dabei das Gleichgewicht der beteiligten Lagen in Bezug auf ihr Verformungsverhalten gemeint. Grundsätzlich macht ein mehrlagiger Werk- stoffverbund nur dann technischen Sinn, wenn die Eigenschaften der kombinierten Verbundpartner (Kernlage und Decklage) unterschiedlich sind, so dass auch das Ver- halten der einzelnen Verbundpartner bei einer Walzung unterschiedlich sein kann. Dies kann insbesondere am Formänderungswiderstand, dem Verformungs- bzw. Fließverhalten, dem Umwandlungsverhalten und an den Faktoren wie Flaftung/Kleben an den Walzen und weiteren mehr, wie z.B. der Warmfestigkeit ermittelt bzw. festge- stellt werden.
Sind zum Beispiel die Decklagen eines mehrlagigen Werkstoffverbundes identisch hin- sichtlich ihrer Eigenschaften bzw. ihres Anteils (Dicke der Lage), werden sie sich gleich verhalten und es kommt zu keinen Problemen, weil etwaige Unterschiede zwischen Decklagenwerkstoff und Kernlagenwerkstoff in den oben genannten Eigenschaften gleichermaßen auf die Kernlage wirken und sich in ihrer Wirkung durch die oben ge- nannte Symmetrie weitgehend ausgleichen bzw. im Falle der Faktoren Reibung, Kle- ben/Flaftung an den Walzen ja ohnehin nur die (gleichartigen) Decklagen Kontakt zu den Walzen haben und somit keine gravierend unterschiedlichen Verhältnisse an Ober- und Unterwalze eines Walzgerüsts herrschen. Solange die Decklagenwerkstof- fe nicht zu unterschiedlich sind bzw. solange die Schichtdicken der beiden Decklagen sich nicht zu weit voneinander unterscheiden, kommt es auch bei leicht asymmetri- schen Werkstoffverbunden von drei- und mehr Lagen zu keinen nennenswerten Be- einträchtigungen des Walzverfahrens.
Anders ist die Situation beim Walzen von insbesondere zweilagigen Werkstoffverbun- den respektive von asymmetrischen Werkstoffverbunden mit unterschiedlichen Deck- lagenwerkstoffen und/oder Decklagendicken. Durch die nicht vorhandene Symmetrie des Flachproduktpakets können Probleme bei einer Walzung auftreten, insbesondere bei den jeweiligen Anstichen in den Walzgerüsten, insbesondere durch den Kontakt des Flachproduktpakets (Brammenpaket) bzw. der daraus geformten Vorbramme bzw. des Bandes im weiteren Verlauf beim jeweiligen Einlaufen in die unterschiedli- chen Walzgerüste mit den Walzen, sei es in einer (reversierenden) Vorstraße oder in einer Fertigstaffel. H ier kann es aufgrund der nicht vorhandenen Symmetrie zu einer sogenannten Skibildung kommen, die zu einem Flochgeher nach oben oder Abtaucher nach unten führen kann. Eine Skibildung führt in der Regel zu einer Walzstörung, die zum Abbruch der Walzung und Folgeschäden respektive Stillstände nach sich zieht.
Zusammenfassung der Erfindung
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zu Grunde, ein Flachproduktpaket bereitzustel- len sowie ein Verfahren zum Herstellen eines warmgewalzten Werkstoffverbundes an- zugeben, mit welchem bzw. welches die Nachteile des Standes der Technik überwun- den werden können, insbesondere eine Skibildung im Wesentlichen unterdrückt wer- den kann.
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Flachproduktpaket mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 .
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass sich mindestens eine der Lagen nur über einen Teilabschnitt des Flachproduktpakets in seiner Längserstreckung bis zu einem End- abschnitt oder beiden Endanschnitten des Flachproduktpakets erstreckt, wobei der Endabschnitt oder beide Endabschnitte des Flachproduktpakets durch eine Lage aus dem ersten Werkstoff oder mindestens dem zweiten Werkstoff gebildet sind, welche sich von dem Werkstoff der Lage des Teilabschnitts des Flachprodukts unterscheidet, wobei der Werkstoff der Lage des Teilabschnitts von dem Werkstoff der Lage des End- abschnitts durch mindestens zwei im Wesentlichen senkrecht zueinander stehende Bezugsflächen, insbesondere in Quererstreckung des Flachproduktpakets voneinan- der getrennt sind. Um insbesondere den Endbereich respektive die Endbereiche des Flachproduktpaktes symmetrisch zu gestalten, werden in Abgrenzung zu der bisher bekannten Praxis der Endabschnitt respektive die Endabschnitte aus dem gleichen Werkstoff, sprich gleiche Lagen bereitgestellt. Durch die Verwendung gleicher Werk- stoffe in der ersten Lage und mindestens der einen zweiten Lage in dem Endabschnitt respektive in den Endabschnitten des Flachproduktpakets, umgangssprachlich auch Kopf- und Fußbereich des Flachproduktpakets genannt, verhalten sich diese Bereiche wie ein monolithischer Werkstoff. Es kommt zu keiner Skibildung, sprich zu keinem Flochgehen oder Abtauchen im Kopf- und/oder Fußbereich oder anderen Störungen während der Walzung. Somit kann sichergestellt werden, dass der Formänderungswi- derstand, das Verformungs- bzw. Fließverhalten, das Umwandlungsverhalten, Fakto- ren wie Flaftung/Kleben an den Walzen und weiteren mehr, wie z.B. der Warmfestig- keit über die Dicke im Kopf- und/oder Fußbereich des Flachproduktpakets gleich sind.
Eine entsprechende Gestaltung des Kopf- und Fußbereichs des Flachprodukts ist ins- besondere vor dem Flintergrund einer beispielsweise reversierenden Walzung in einer Vorstraße zweckmässig, weil hier sowohl über Kopf und über Fuß angestochen wird (Reversierbetrieb). Darüber hinaus kann durch eine derartige Ausführung auch auf ei- ne Kennzeichnung der ersten Anstichseite verzichtet werden. Da der Endab- schnitt/Endabschnitte des Flachproduktpakets respektive die durch Walzung geläng- ten Endabschnitte am Werkstoffverbund, welche in Bezug auf die Lagen artgleich aus- geführt sind, hinterher abgeschnitten respektive verworfen werden, kann es zweckmä- ßig sein nur einen Endabschnitt artgleich bzw. aus einem Werkstoff vorzusehen.
Unter Flachprodukt, welches durch eine Länge, eine Breite und eine Flöhe definiert wird, sind gegossene Brammen, vorgewalzte Brammen, Vorblöcke, Vorplatten, Grob- blech oder Vorbänder, insbesondere aus einer Stahllegierung zu verstehen. Auch Alu- miniumlegierungen, Kupferlegierungen, Nickel-Basis-Legierungen, Titan-Legierungen oder Magnesium-Legierungen können als Flachprodukte eingesetzt werden.
Unter Eigenschaft des Werkstoffs sind mechanische Kennwerte, mindestens Zugfes- tigkeit, Flärte, Bruchdehnung, Fließspannung, Formänderungswiderstand; Reibbei- wert; Flochtemperatur-festigkeit; Längenausdehnung, Dicke des jeweiligen Flachpro- duktes zu verstehen.
Unter mindestens zwei senkrecht zueinander stehenden Bezugsflächen ist gemeint, dass der Endabschnitt respektive die Endabschnitte durch die Ausrichtung der Be- zugsflächen insbesondere den Endbereich bzw. die Endbereiche des Teilabschnitts zumindest abschnittsweise formschlüssig umgeben, so dass eine ausreichend hohe Sicherheit zur Erhaltung des Flachproduktpakets bei Transportvorgängen wie auch bei der Vorwalzung in Vorstraßen vorliegt. Im Wesentlichen senkrecht (90°) bedeutet, dass Schwankungen zwischen +/- 5° zulässig bzw. möglich sind.
Gemäß einer Ausführung ist der Endabschnitt bzw. sind die Endabschnitte insbeson- dere mit einer Stufe vorgesehen, wobei die Stufe mindestens zwei Bezugsflächen, ins- besondere mindestens drei Bezugsflächen aufweist, welche den oder die Endab- schnitte von dem Teilabschnitt mit dem ungleichen Werkstoff trennt. Der Endbereich oder die beiden Endbereiche des Teilabschnitts in Längserstreckung des Flachpro- duktpaketes weisen eine zu dem oder den Endabschnitten korrespondierende Geo- metrie auf. Eine der Bezugsflächen verläuft parallel zur Ebene des Teilabschnitts, die mindestens eine respektive mindestens zwei weiteren Bezugsflächen stehen senk- recht dazu. Zur Erzeugung des Endabschnitts respektive der Endabschnitte mit einer Stufe können Vormaterialien aus einem beispielsweise rechteckigen Vormaterialstück ohne nennenswerten Verschnitt bereitgestellt werden.
Gemäß einer Ausführung weisen der Endabschnitt bzw. die Endabschnitte (Kopf- und/oder Fußbereich) des Flachproduktpakets entlang mindestens einer Bezugsflä- che zusätzliche Nebenformelemente auf. Diese können zahn-, haken- und/oder stu- fenförmig ausgebildet sein. Die Nebenformelemente dienen als zusätzlicher Form- und/oder Kraftschluss zwischen den Werkstoffen des Endabschnitts bzw. der Endab- schnitte und dem oder den Endbereichen des Teilabschnitts im Flachproduktpaket und können dabei einen höheren Widerstand gegen eine Trennen des Verbundes in Längsrichtung während der Walzung entgegen setzen. Die Nebenformelemente sind einstückig aus dem Werkstoff des Endabschnitts geformt bzw. erzeugt, beispielswei- se durch spanende Bearbeitung.
Gemäß einer Ausführung weisen der Endabschnitt oder die Endabschnitte (Kopf- und/oder Fußbereich) des Flachproduktpakets eine Länge zwischen 1 und 200 cm, insbesondere zwischen 10 und 100 cm, vorzugsweise zwischen 15 und 60 cm auf, insbesondere bei einem Flachproduktpaket mit einer Gesamtdicke zwischen 10 und 50 cm. Insbesondere kann die Gesamtdicke des Flachproduktpaketes in etwa maxi- mal 50 cm oder mehr betragen. Um beispielsweise ein Walzen auch in konventionel- len Walzgerüsten und/oder Walzstraßen zu ermöglichen, können Gesamtdicken ins- besondere von maximal 45 cm, vorzugsweise von maximal 35 cm, besonders bevor- zugt von maximal 30 cm vorgesehen werden. Da die durch Walzung gelängten End- abschnitte (Kopf- und/oder Fußbereiche) nach der Walzung abgeschnitten werden, wobei die abgeschnittenen Endbereiche dem Schrott zugeführt oder als 2A-Material verwendet werden können, ist es zweckmäßig den Endabschnitt respektive die End- abschnitte so lang wie notwendig und so kurz wie möglich zu gestalten. Bevorzugt können die Endabschnitte unterschiedlich lang ausgeführt sein, insbesondere kann der Fußbereich im Vergleich zum Kopfbereich kürzer ausgeführt sein, da der Fußbe- reich beispielsweise bei der reversierenden Walzung frühestens im 2. Stich (1 . Rever- sierstich) im Walzgerüst angestochen wird und durch die Dickenabnahme dann schon länger geworden ist und eine erste Bindung zwischen dem ersten Flachprodukt und dem zweiten Flachprodukt gebildet wurde. Alternativ können die Endabschnitte auch gleich lang ausgeführt sein.
Insbesondere können die Endabschnitte alternativ oder kumulativ zu der unterschied- lich langen Ausführung auch eine unterschiedliche Geometrie aufweisen. Beispiels- weise kann der Kopfbereich mit Nebenformelement(en) ausgebildet sein und der Fuß- bereich weist kein(e) Nebenformelement(e) auf, da insbesondere im Fußbereich durch eine im ersten Walzstich erzeugte Bindung eine weniger aufwendige Endabschnitt- geometrie im Fußbereich benötigt wird.
Gemäß einer Ausführung weist das Flachproduktpaket mindestens zwei, vorzugswei- se genau zwei Lagen auf und besteht aus mindestens zwei unterschiedlichen Werk- stoffen und/oder mindestens zwei Werkstoffen mit unterschiedlichem Anteil (Dicke).
Gemäß einer alternativen Ausführung weist das Flachproduktpaket mindestens drei Lagen auf und besteht aus mindestens drei unterschiedlichen Werkstoffen. Beispiels- weise kann das Flachproduktpaket je nach Bedarf und/oder Anforderung mit vier, fünf oder mehreren Lagen ausgeführt sein und drei oder mehrere unterschiedliche Werk- stoffe bzw. Werkstoffkombinationen aufweisen. Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe mit einem Verfahren zum Herstellen eines Werkstoffverbundes mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8 gelöst. Erfindungsgemäß umfasst das Verfahren folgende Schritte:
- Bereitstellen eines erfindungsgemäßen Flachproduktpakets,
- Erwärmen des Flachproduktpakets auf mindestens eine Warmwalzanfangstempe- ratur,
- Warmwalzen des Flachproduktpakets zu einem Grobblech oder Warmband,
- Abtafeln des Grobblechs oder Warmbands zu Platten, Tafeln oder Blechen oder Auf- haspeln des Warmbands zu einem Bund.
Erfindungsgemäß wird ein Flachproduktpaket, welches aus mindestens zwei Flach- produkten, welche quaderförmig in Form von gegossenen Brammen, vorgewalzten Brammen, Vorblöcke, Vorplatten oder Vorbänder gebildet respektive zusammenge- setzt sind, bereitgestellt, wobei die Werkstoffe der Flachprodukte sich hinsichtlich min- destens einer Eigenschaft (Zugfestigkeit, Härte, Bruchdehnung und/oder Anteil etc.) voneinander unterscheiden. Das erste und das mindestens zweite Flachprodukt wer- den zumindest auf den zu verbindenden Oberflächen des ersten und/oder des zwei- ten Flachproduktes zum Beispiel durch Strahlen und/oder Schleifen gereinigt und/oder spanend bearbeitet, um die an der Oberfläche beispielsweise während der Lagerung der Flachprodukte ausgebildete Rostschicht und ggf. weitere auf der Oberfläche be- findliche Störpartikel zu entfernen. Nach der Reinigung werden das erste und das min- destens zweite Flachprodukt aufeinander gestapelt, welche eine erste Lage und min- destens eine zweite Lage definieren, wobei die Flachprodukte zwischen den Lagen ei- ne horizontale Verbindungsebene bilden und zumindest abschnittsweise umlaufend stoffschlüssig miteinander verbunden werden. Das Flachproduktpaket wird auf min- destens eine Warmwalzanfangstemperatur, beispielsweise in einem Hubbalkenofen bei beispielsweise Temperaturen zwischen 1 100 und 1300 °C erwärmt bzw. durcher- wärmt. Nach Erreichen der mindestens Warmwalzanfangstemperatur wird das Flach- produktpaket nach einem auf die beteiligten Verbundpartner abgestimmten Stichplan zu einem Warmband gewalzt, welches den Werkstoffverbund respektive den warm- walzplattierten Werkstoffverbund bildet, wobei sich während der Walzung die entspre- chenden Lagen respektive Werkstoffe sowohl über die horizontale Verbindungsebe- ne(n) sowie über die Bezugsflächen vollständig, stoffschlüssig miteinander verbinden. Nach Beendigung der Walzung wird das Warmband entweder zu Platten, Tafeln oder Blechen abgelängt oder zu einem Bund aufgehaspelt.
Gemäß einer Ausführungsform wird das Warmband respektive der Werkstoffverbund vor oder nach dem Abtafeln oder vor oder nach dem Aufhaspeln an seinem Anfang und/oder Ende abgeschnitten, um den durch Walzung gelängten Endabschnitt oder die gelängten Endabschnitte des Flachproduktpakets zu entfernen, welche weiterfüh- rende Prozesse stören bzw. negativ beeinflussen könnten.
Gemäß einer Ausführungsform kann der Werkstoffverbund respektive das Warmband zu einem Kaltband gewalzt und anschließend zu Blechen abgetafelt oder zu einem Bund aufgehaspelt werden.
Gemäß einer Ausführungsform kann der Werkstoffverbund mit einem anorganischen und/oder organischen Überzug beschichtet werden. Vorzugsweise werden metallische Überzüge, insbesondere Korrosionsschutzüberzüge auf Zink- oder Aluminiumbasis vorgesehen. Besonders bevorzugt ist der Werkstoffverbund mit einem elektrolytischen oder feuerbeschichteten Überzug versehen.
Gemäß einem dritten Aspekt betrifft die Erfindung eine Verwendung des hergestellten Werkstoffverbunds als Teil oder Komponente in Bereichen mit Verschleiß-Einflüssen, im Maschinen- bzw. Anlagenbau, Behälterbau, Rohrbau, im Baubereich,
im Fahrzeug, - im Eisenbahn-, im Schiffbau oder in der Luft- und Raumfahrt. Insbe- sondere ist das Teil oder die Komponente kaltgeformt, halbwarmgeformt, pressgehär- tet oder vergütet.
Das Flalbwamnumformen erfolgt zumindest bei einem Stahlwerkstoffverbund bei einer Temperatur bis 700°C, insbesondere um Pressenkräfte zu reduzieren und/oder um komplexere und insbesondere rückfederungsarme Bauteile erzeugen zu können. Das Presshärten kann im Zuge einer indirekten Warmumformung oder direkten Warm- umformung erfolgen, wobei ein Stahlwerkstoffverbund verwendet wird und mindestens eine der Lagen aus einem härtbaren Stahl besteht. Unter indirekter Warmumformung ist eine Kaltumformung eines im Wesentlichen ebenen Halbzeugs zu einer Vorform mit anschließender Erwärmung der Vorform auf eine Temperatur oberhalb von Ac1 und anschließendem Presshärten in einem gekühlten Werkzeug zu einem pressge- härteten Bauteil (Endform) zu verstehen. Unter direkter Warmumformung ist eine Er- wärmung eines im Wesentlichen ebenen Halbzeugs auf eine Temperatur oberhalb von Ac1 und anschließendem Warmumformen und Presshärten in einem gekühlten Werk- zeug zu einem pressgehärteten Bauteil zu verstehen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Gleiche Teile sind stets mit gleichen Bezugszeichen versehen. Im Einzelnen zeigen:
Fig. 1 schematisch einen Längsschnitt durch ein Flachproduktpaket nach einer ersten Ausführungsform,
Fig. 2 a c schematisch einen Längsschnitt durch Endabschnitte nach weiteren
Ausführungsformen,
Fig. 3 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens nach einer Ausführungsform, Fig. 4 schematisch einen Längsschnitt durch ein Flachproduktpaket nach einer zweiten Ausführungsform,
Fig. 5 schematisch einen Längsschnitt durch ein Flachproduktpaket nach einer dritten Ausführungsform,
Fig. 6 schematisch einen Längsschnitt durch ein Flachproduktpaket nach einer vierten Ausführungsform, Fig. 7 schematisch einen Längsschnitt durch ein Flachproduktpaket nach einer fünften Ausführungsform und
Fig. 8 schematisch einen Längsschnitt durch ein Flachproduktpaket nach einer sechsten Ausführungsform.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
In Fig. 1 ist schematisch ein Längsschnitt durch ein Flachproduktpaket (10) nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Das Flachproduktpaket (10) um- fasst ein erstes Flachprodukt (1 ) aus einem ersten Werkstoff, vorzugsweise aus einem ersten Stahlwerkstoff und ein zweites Flachprodukt (2) aus einem zweiten Werkstoff, vorzugsweise aus einem zweiten Stahlwerkstoff. Der erste Werkstoff unterscheidet sich hinsichtlich mindestens einer Eigenschaft von dem zweiten Werkstoff. Die Flach- produkte (1 , 2) respektive Lagen sind aufeinander gestapelt und definieren eine erste Lage (2) und eine zweite Lage (1 ), wobei die Flachprodukte (1 , 2) zwischen den La- gen eine horizontale Verbindungsebene (Vh) bilden und zumindest abschnittsweise umlaufend stoffschlüssig miteinander verbunden sind (nicht dargestellt). In dieser Aus- führung erstreckt sich die erste Lage (2) nur über einen Teilabschnitt (L) des Flachpro- duktpakets (10) in seiner Längserstreckung bis zu den beiden Endabschnitten (E1 , E2), welche dem Kopf- und Fußbereich des Fl ach produktpakets (10) entsprechen, wo- bei die Endabschnitte (E1 , E2) des Flachproduktpakets (10) durch jeweils eine Lage (T) aus dem ersten Werkstoff gebildet sind, welche sich von dem Werkstoff der Lage (2) des Teilabschnitts (L) des Flachprodukts (10) unterscheiden. Der Werkstoff der La- ge (2) des Teilabschnitts (L) ist von dem Werkstoff der Lage (T) der Endabschnitte (E1 , E2) durch mindestens zwei im Wesentlichen senkrecht zueinander stehende Be- zugsflächen (4, 4‘, 4“), insbesondere in Quererstreckung des Flachproduktpakets (10) voneinander getrennt. Die Endabschnitte (E1 , E2) sind mit einer Stufe versehen und weisen drei Bezugsflächen (4, 4‘, 4“) zwischen den ungleichen Werkstoffen (T, 2) auf, wobei die Bezugsfläche (4) parallel zur Ebene des Teilabschnitts (L) der Lage (2) ver- läuft und sich die Bezugsflächen (4‘, 4“) jeweils im Wesentlichen senkrecht zu der Be- zugsfläche (4) anschließen. Die Lagen (1‘) der Endabschnitte (E1 , E2) können zumin- dest entlang einer Bezugsfläche (4) Nebenformelemente (3, 3‘, 3“) aufweisen, welche beispielsweise zahnförmig (Figur 2a), stufenförmig (Figur 2b) oder hakenförmig (Figur 2c) ausgeführt sein können. Es kann auch eine Kombination der unterschiedlichen Ausführungen der Nebenformelemente vorgesehen sein. Die Endabschnitte (E1 , E2) des Flachproduktpakets (10) weisen eine Länge zwischen 3 und 200 cm, insbesonde- re zwischen 10 und 100 cm, vorzugsweise zwischen 15 und 60 cm auf, wobei das Flachproduktpaket (10) eine Gesamtdicke zwischen 10 und 30 cm aufweist. Wird das Flachproduktpaket (10) beispielsweise einer reversierenden Walzung zugeführt, kön- nen die Endabschnitte (E1 , E2) unterschiedlich lang ausgeführt sein, insbesondere kann der Fußbereich (E2) im Vergleich zum Kopfbereich (E1 ) kürzer ausgeführt sein. Dabei wäre insbesondere eine Kennzeichnung des Kopfbereichs (E1 ) empfehlens- wert, hier nicht dargestellt, um das Flachproduktpaket (10) mit dem entsprechend di- mensionierten Kopfbereich einem Walzgerüst zuzuführen.
In Figur 3 ist ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemä- ßen Verfahrens zum Herstellen eines warmwalzplattierten Werkstoffverbunds darge- stellt. Es werden mindestens zwei Flachprodukte (1 , 2) vorzugsweise aus einem Stahl werkstoff, welche quaderförmig in Form von gegossene Brammen, vorgewalzte Bram- men, Vorblöcken, Vorplatten oder Vorbänder ausgebildet sind, bereitgestellt, wobei die Werkstoffe der Flachprodukte (1 , 2) sich hinsichtlich mindestens einer Eigenschaft (Zugfestigkeit, Härte, Bruchdehnung, Fließspannung, Formänderungswiderstand; Reibbeiwert; Hochtemperaturfestigkeit; Längenausdehnung, Dicke etc.) voneinander unterscheiden [Schritt A]
Zumindest die zu verbindenden Oberflächen des ersten und/oder des zweiten Flach- produkts (1 , 2) werden zum Beispiel durch Schleifen und/oder Strahlen gereinigt und/oder spanend bearbeitet, um die an der Oberfläche beispielsweise während der Lagerung der Flachprodukte (1 , 2) ausgebildete Rostschicht und ggf. weitere auf der Oberfläche befindliche Störpartikel zu entfernen [Schritt B] Nach der Reinigung wer- den das erste und das mindestens zweite Flachprodukt (1 , 2) aufeinander gestapelt [Schritt C], wobei der Endabschnitt respektive die Endabschnitte (Kopf- und/oder Fuß- bereich) des Flachproduktpakets (10) gemäß einem der vorhergehenden Ausfüh- rungsformen ausgebildet wird. Nach dem Aufeinanderstapeln bilden die einzelnen Lagen respektive die Flachproduk- te (1 , 1‘, 2) zwischen sich eine horizontale Verbindungsebene und werden zumindest abschnittsweise umlaufend zur Erzeugung eines Flachproduktpakets (10) miteinander verschweißt. Vorzugsweise werden die Lagen respektive Flachprodukte (1 , 1 2) voll- ständig umlaufend und gasdicht miteinander verschweißt, um einen Austausch bzw. ein Eindringen von Ofenatmosphäre bei einer nachfolgen Erwärmung des Flachpro- duktpakets (10) zwischen den Lagen respektive Flachprodukten (1 , 2) zu verhindern [Schritt D]
Das Flachproduktpaket (10) wird auf mindestens eine Warmwalzanfangstemperatur, beispielsweise in einem Flubbalkenofen bei beispielsweise Temperaturen zwischen 1 100 und 1300 °C erwärmt bzw. durcherwärmt [Schritt E]
Nach Erreichen der mindestens Warmwalzanfangstemperatur wird das Flachprodukt- paket (10) nach einem auf die beteiligten Verbundpartner abgestimmten Stichplan zu einem Vorband, Grobblech oder Warmband gewalzt, welches den warmwalzplattier- ten Werkstoffverbund bildet [Schritt F] Dabei werden die entsprechenden Lagen re- spektive Werkstoffe vollständig stoffschlüssig über die Bezugsflächen und über die ho- rizontale Verbindungsebene miteinander verbunden.
Der Werkstoffverbund respektive das Warmband kann optional zu einem Kalband ge- walzt werden, [Schritt G] strichliniert dargestellt.
Nach dem Warmwalzen [Schritt F] oder dem Kaltwalzen [Schritt G] werden der oder die durch das Walzen gelängte(n) Endabschnitt(e) vom Produkt abgeschnitten, wobei der oder die abgeschnittene(n) Endbereich(e) dem Schrott zugeführt oder als 2A-Ma- terial verwendet werden können.
Das Warmband bzw. optional das Kaltband wird mit einem anorganischen und/oder organischen Überzug, insbesondere mit einem metallischen Überzug, vorzugsweise auf Zinkbasis oder Aluminiumbasis beschichtet [Schritt Fl] Nach Beendigung des Beschichtens wird das Warmband respektive optional das Kalt band entweder zu Platten, Tafeln oder Blechen abgelängt [Schritt I] oder zu einem Bund aufgehaspelt [Schritt G] und der weiterverarbeitenden Industrie zur Verfügung gestellt.
In den Figuren 4 bis 8 sind schematisch weitere Ausführungsformen im Längsschnitt durch jeweils ein Fl ach produktpaket (10) dargestellt.
Im Unterschied zu der ersten Ausführungsform in Figur 1 zeigt Figur 4 drei aufeinan- der gestapelte Flachprodukte (1 , 2) respektive Lagen und definieren zwei erste Lagen (2) und eine zweite Lage (1 ), wobei die Flachprodukte (1 , 2) zwischen den Lagen eine horizontale Verbindungsebene (Vh) bilden und zumindest abschnittsweise umlaufend stoffschlüssig miteinander verbunden sind (nicht dargestellt). In dieser Ausführung ent- sprechen die zweiten Lagen (2) den Decklagen des Flachproduktpaktes (10), welche sich nur über einen Teilabschnitt (L) des Flachproduktpakets (10) in Längserstreckung bis zu den beiden Endabschnitten (E1 , E2) erstrecken, wobei die Endabschnitte (E1 , E2) des Flachproduktpakets (10) durch jeweils eine Lage (T) aus dem ersten Werk- stoff gebildet sind, welche sich von dem Werkstoff der Lagen (2) des Teilabschnitts (L) des Flachprodukts (10) unterscheiden. Des Weiteren weist das Flachproduktpaket (10) einen asymmetrischen Aufbau auf, d. h. dass die Decklagen (2) unterschiedlich dick ausgeführt sind bzw. ihre Anteile unterschiedlich ausgeführt sind.
Figur 5 zeigt im Vergleich zu der zweiten Ausführungsform gemäß Figur 4, dass eine der ersten Lagen (2) respektive eine der Decklagen durchgehend zur zweiten Lage (1 ), insbesondere vollständig in Längserstreckung ausgeführt ist und keine Endab- schnitte (E1 , E2) der ersten Lage (T) in der Ebene dieser Lage (2) vorgesehen sind. Insbesondere können die Endabschnitte (E1 , E2) auf der Seite der Decklage (2) des Flachproduktpakets (10) weggelassen werden, die einen geringeren Anteil, sprich ei- ne geringere Dicke im Vergleich zu der anderen Decklage (2) aufweist.
Die vierte Ausführungsform in Figur 6 zeigt im Vergleich zu der zweiten Ausführungs- form drei aufeinander gestapelte Flachprodukte (1 , 2, 5) aus drei unterschiedlichen Werkstoffen. Die Decklagen (2, 5) können den gleichen Anteil aufweisen, sprich gleich dick ausgeführt sein, jedoch aus unterschiedlichen Werkstoffen bestehen.
Im Unterschied zu der zweiten Ausführungsform in Figur 4 zeigt Figur 7 fünf aufeinan- der gestapelte Flachprodukte (1 , 2, 6) respektive Lagen und definieren zwei erste La- gen (2) als Decklagen, zwei dritte Lagen (6) als Zwischenlagen und eine zweite Lage (1 ) als Kernlage, wobei die Flachprodukte (1 , 2, 6) zwischen den Lagen eine horizon- tale Verbindungsebene (Vh) bilden und zumindest abschnittsweise umlaufend stoff- schlüssig miteinander verbunden sind (nicht dargestellt). In dieser Ausführung erstre- cken sich die zweiten Lagen (2) des Flachproduktpaktes (10) nur über einen Teilab- schnitt (L) des Flachproduktpakets (10) in Längserstreckung bis zu den beiden End- abschnitten (E1 , E2), wobei die Endabschnitte (E1 , E2) des Flachproduktpakets (10) durch jeweils eine Lage (1‘) aus dem ersten Werkstoff gebildet sind, welche sich von den Werkstoffen der Lagen (2, 6) des Teilabschnitts (L) des Flachprodukts (10) unter- scheiden. Die dritten Lagen (6) respektive Zwischenlagen sind durchgehend zur zwei- ten Lage (1 ), insbesondere vollständig in Längserstreckung ausgeführt. Des Weiteren weist das Flachproduktpaket (10) einen asymmetrischen Aufbau auf, d. h. dass die Decklagen (2) unterschiedlich dick ausgeführt sind bzw. ihre Anteile unterschiedlich sind. Nicht dargestellt, können die dritten Lagen (6) bzw. Zwischenlagen auch unter- schiedlich dick bzw. ihre Anteile unterschiedlich ausgeführt sein. Kumulativ oder alter- nativ können die dritten Lagen (6) bzw. Zwischenlagen aus unterschiedlichen Werk- stoffen bestehen.
Figur 8 zeigt im Vergleich zu der fünften Ausführungsform gemäß Figur 7, dass so- wohl die zweiten Lagen (2) wie auch die dritten Lagen (6) des Flachproduktpaktes (10) sich nur über einen Teilabschnitt (L) des Flachproduktpakets (10) in Längserstreckung bis zu den beiden Endabschnitten (E1 , E2) erstrecken, wobei die Endabschnitte (E1 , E2) des Flachproduktpakets (10) durch jeweils eine Lage (T) aus dem ersten Werk- stoff gebildet sind, welche sich von den Werkstoffen der Lagen (2, 6) des Teilabschnitts (L) des Flachprodukts (10) unterscheiden. Nicht dargestellt, können die dritten Lagen (6) bzw. Zwischenlagen auch unterschiedlich dick bzw. ihre Anteile unterschiedlich ausgeführt sein. Kumulativ oder alternativ können die dritten Lagen (6) bzw. Zwischen- lagen aus unterschiedlichen Werkstoffen bestehen. Die Erfindung ist nicht auf die in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele so- wie auf die Ausführungen in der allgemeinen Beschreibung beschränkt. Vielmehr sind die Merkmale der Erfindung beliebig miteinander kombinierbar. Mindestens eine der Lagen kann beispielsweise aus einem Stahlwerkstoff mit einer Zugfestigkeit > 600 MPa, insbesondere > 800 MPa bestehen, insbesondere auch aus einem härtbaren Stahlwerkstoff mit Zugfestigkeiten von mindestens 1500 MPa im gehärteten Zustand, so dass Werkstoffverbunde bereitgestellt werden können, welche presshärtbar oder vergütbar sind. Der Endabschnitt oder die Endabschnitte des Flachproduktpakets sind erfindungsgemäß aus mindestens zwei Lagen respektive Werkstoffen zusammenge- setzt, welche in horizontaler Richtung über mindestens eine horizontale Verbindungs- ebene und insbesondere in vertikaler Richtung über mindestens zwei senkrecht zuein- ander stehende Bezugsflächen getrennt sind bzw. in Kontakt stehen.
Das Flachproduktpaket umfasst mindestens zwei Lagen, in der einfachsten Ausfüh- rungsform genau zwei Lagen. Das Flachprodukt kann alternativ drei, vier, fünf und mehr Lagen aufweisen. Insbesondere sind die spezifischen Anforderungen an den Werkstoffverbund nur durch hinsichtlich Anteil (Dicke) und/oder Eigenschaften der Verbundpartner asymmetrisch ausgestaltete Verbundstrukturen optimal erfüllbar.
Bezugszeichenliste
1 , 1‘ erster Werkstoff, erstes Flachprodukt, erste Lage
2 zweiter Werkstoff, zweites Flachprodukt, zweite Lage
3, 3‘, 3“ Nebenformelement
4, 4‘, 4“ Bezugsfläche
5, 6 dritter Werkstoff, drittes Flachprodukt, dritte Lage
10 Fl ach produktpaket
E1 Endabschnitt, Kopfbereich
E2 Endabschnitt, Fußbereich
L Teilabschnitt in Längserstreckung einer Lage bzw. eines Werk- stoffs
Vh horizontale Verbindungsebene

Claims

Patentansprüche
1. Flachproduktpaket (10) umfassend ein erstes Flachprodukt (1 ) aus einem ersten Werkstoff und mindestens ein zweites Flachprodukt (2) aus einem zweiten Werk- stoff, wobei sich der erste Werkstoff hinsichtlich mindestens einer Eigenschaft von dem mindestens zweiten Werkstoff unterscheidet, die Flachprodukte (1 , 1‘, 2) auf- einander gestapelt sind und eine erste Lage und mindestens eine zweite Lage defi- nieren, wobei die Flachprodukte (1 , 1‘, 2) zwischen den Lagen eine horizontale Verbindungsebene (Vh) bilden und zumindest abschnittsweise umlaufend stoff- schlüssig miteinander verbunden sind, wobei das Flachproduktpaket (10) für eine Warmwalzplattierung zur Erzeugung eines Werkstoffverbunds vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass
sich mindestens eine der Lagen (1 , 2) nur über einen Teilabschnitt (L) des Flach- produktpakets (10) in seiner Längserstreckung bis zu einem Endabschnitt (E1 ) oder beiden Endanschnitten (E1 , E2‘) des Flachproduktpakets (10) erstreckt, wo- bei der Endabschnitt (E1 ) oder beide Endabschnitte (E1 , E2) des Flachproduktpa- kets (10) durch eine Lage aus dem ersten Werkstoff (1‘) gebildet sind, welche sich von dem Werkstoff der Lage (2) des Teilabschnitts (L,) des Flachprodukts (10) un- terscheidet, wobei der Werkstoff der Lage (1 , 2) des Teilabschnitts (L) von dem Werkstoff der Lage (1‘) des Endabschnitts (E1 , E2) durch mindestens zwei im We- sentlichen senkrecht zueinander stehende Bezugsflächen (4, 4‘, 4“), insbesonde- re in Quererstreckung des Flachproduktpakets (10) voneinander getrennt sind.
2. Flachproduktpaket nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Endab- schnitt (E1 ) oder die Endabschnitte (E1 , E2) mit einer Stufe vorgesehen sind, wo- bei die Stufe mindestens zwei Bezugsflächen, insbesondere mindestens drei Be- zugsflächen (4, 4‘, 4“) aufweist.
3. Flachproduktpaket nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass der Endabschnitt (E1 ) oder die Endabschnitte (E1 , E2) entlang min- destens einer Bezugsfläche (4) zusätzliche Nebenformelemente (3, 3‘, 3“) auf- weist, welche insbesondere zahnförmig (3), stufenförmig (3‘) und/oder hackenför- mig (3“) ausgebildet sein können.
4. Flachproduktpaket nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass der Endabschnitt (E1 ) oder die Endabschnitte (E1 , E2) eine Länge zwischen 1 und 200 cm, insbesondere zwischen 10 und 100 cm, vorzugsweise zwischen 15 und 60 cm aufweisen.
5. Flachproduktpaket nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Endab- schnitte (E1 , E2) gleich oder unterschiedlich lang ausgeführt sind.
6. Flachproduktpaket nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass das Flachproduktpaket (10) zwei Lagen (1 , 2) aufweist und aus zwei unterschiedlichen Werkstoffen und/oder zwei Werkstoffen mit unterschiedli- chem Anteil besteht.
7. Flachproduktpaket nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Flachproduktpaket (10) mindestens drei Lagen (1 , 2, 5, 6) aufweist und aus mindestens zwei unterschiedlichen Werkstoffen besteht.
8. Verfahren zum Herstellen eines Werkstoffverbundes umfassend folgende Schrit- te:
- Bereitstellen eines Flachproduktpakets (10) nach einem der vorgenannten Ansprüche,
- Erwärmen des Flachproduktpakets auf mindestens eine
Warmwalzanfangstemperatur,
- Warmwalzen des Flachproduktpakets zu einem Grobblech oder Warmband,
- Abtafeln des Grobblechs oder Warmbands zu Platten, Tafeln oder Blechen oder Aufhaspeln des Warmbands zu einem Bund.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstoffver- bund vor oder nach dem Abtafeln oder vor oder nach dem Aufhaspeln an seinem Anfang und/oder Ende abgeschnitten wird, um den durch Walzung gelängten End- abschnitt oder die gelängten Endabschnitte des Flachproduktpakets zu entfernen.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstoffverbund zu einem Kaltband gewalzt und anschließend zu Blechen abge- tafelt oder zu einem Bund aufgehaspelt wird.
1 1 . Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstoffverbund mit einem anorganischen und/oder organischen Überzug be- schichtet wird.
12. Verwendung eines nach einem der Ansprüche 8 bis 1 1 hergestellten Werkstoff- verbundes als Teil oder Komponente in Bereichen mit Verschleiß-Einflüssen, im Maschinen- bzw. Anlagenbau, Behälterbau, Rohrbau, im Baubereich, im Fahr- zeug-, im Eisenbahn-, im Schiffbau oder in der Luft- und Raumfahrt.
13. Verwendung nach Anspruch 12, wobei das Teil oder die Komponente kaltgeformt, halbwarmgeformt, pressgehärtet oder vergütet ist.
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